LPL 효소의 PvuII 유전자 다형성이 한국형 대사증후군 발병에 미치는 영향

Abstract

대사증후군이란 인슐린 저항성(IR ; Insulin Resistance)을 중심원인으로 하여 중성지방이 높고 HDL(High Density Lipoprotein) 콜레스테롤이 낮은 이상지혈증과 복부비만, 고혈압, 당뇨병 등을 포함하는 질병으로, 심혈관계 죽상동맥경화증의 위험성을 증가시키는 대사장애를 말한다. 이러한 대사증후군을 판단하는 5가지 진단 기준 중, 고중성지방혈증과 저HDL콜레스테롤 혈증이 판단기준에 포함되어있는 것으로 미루어 짐작 할 수 있듯이 체내 지질 대사와 대사증후군은 밀접한 관련성을 가지고 있다. 식이로부터 섭취된 지질을 소장에서 흡수하여 형성된 중성지방이 많은 chlomicron(CM)을 CM remnants로 형성하는데 관여하는 LPL (lipoprotein liapse)은 중성지방 분해효소 중의 하나로서 성숙 형태에서 448개의 아미노산을 포함하고 있으며 이것을 담당하고 있는 유전자는 10개의 exon과 9개의 intron으로 구성되어 있다. 최근까지 알려진 LPL 유전자의 제한 효소 단편 다형성 중 PvuII는 intron 6 내에서 C→T transtition으로부터 다형성을 일으킨다고 밝혀졌다. 특히 PvuⅡ RFLP의 P(+) allele는 높은 중성지방 농도와 낮은 HDL콜레스테롤 농도와 관련되어 있고 최근에 LPL-PvuⅡ 다형성이 심혈관질환과 관련성이 있다고 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 LPL 중 PvuⅡ 다형성 유전자의 혈중 생화학적 수준과 영양소 섭취 양상을 바탕으로 지단백질 분해효소인 LPL PvuII 유전자 다형성이 인슐린 저항성 인자를 포함한 대사증후군 위험 인자의 변화에 영향을 주는지 알아보고자 한다. 연구의 결과는 다음과 같다. 1. 본 연구대상자에서 대사증후군(MetS)에 속한 그룹은 50.8%로 총 285명이 대사증후군에 포함되었다. 연령별 분포로는 50~59세에서 가장 높았고 대사증후군 진단 항목에 포함되는 5가지 위험요인의 빈도 분포에서는 높은 혈압(57.0%), 높은 공복혈당(51.3%), 높은 허리둘레(50.8%), 높은 중성지방(47.1%), 낮은 HDL-c(36.9%) 순으로 높았다. 대사증후군 유무에 따른 일반특성은 공복 인슐린농도, HOMA-IR과 동맥경화예측 인자인 AI가 대사증후군 그룹에서 유의하게 높았고 아디포넥틴의 경우 남성인 대사증후군 그룹에서 통계적으로 유의하게 낮게 나타났다. 2. LPL PvuII 유전자 다형성의 빈도는 wild type인 P1P1 정상형이 11.3%, hetero type인 P1P2형이 43.9%, mutant type인 P2P2 변이형이 44.8% 이었다(P1 allele; 0.332, P2 allele; 0.668). 중국이나 일본과는 상대 빈도수가 비슷하였으나 카코시안에 비해서는 정상형이 적고 변이형이 많았다. 3. LPL 활성은 Non-MetS 그룹이 MetS 그룹 보다 유의하게 높았고 대사증후군의 위험 요인 개수가 감소할수록 LPL 활성은 통계적으로 유의하게 증가하였다. LPL PvuII 유전자 다형성에 따라서는 P1P1 정상형, P1P2형, P2P2 변이형 순으로 유의하게 낮아졌고, 성별에 따라서 남성에서는 P1P1 정상형, P1P2형, P2P2 변이형 순으로 유의하게 LPL 활성이 낮아졌으나 여성에서는 유의성이 보이지 않았다. 대사증후군 유무와 LPL PvuII 유전자 다형성에 따른 LPL 활성은 Non-MetS그룹이면서 P1P1 정상형을 가진 그룹에서 LPL 활성이 유의하게 가장 높았으며 MetS그룹이면서 P2P2 변이형을 가진 그룹에서 LPL 활성이 유의하게 가장 낮았다. 이와 같은 경향은 남성에서는 같았으나 여성에서는 대사증후군 내에 LPL PvuII 유전자 다형성 사이에는 유의한 관련성이 나타나지 않았다. 4. LPL PvuII 유전자 다형성에 따른 3그룹별로 신체적 일반 특성과 혈중 생화학적 지표들의 특성을 살펴보았을 때 허리둘레는 P1P2형에서 유의하게 컸고 BMI와 공복혈당의 경우는 P2P2 변이형에서 유의하게 높았던 반면 HDL-c은 낮았다. 이러한 LPL PvuII 유전자 다형성에 따른 일반 특성은 성별에 따라 다르게 나타났는데, 남성에서 P2P2 변이형에서 HDL-c이 유의하게 낮고 공복혈당과 AI(TG/HDL-c)은 높게 나타났다. 대사증후군의 유무를 판별하는 5가지 위험 요인과 LPL PvuII 유전자 사이의 빈도를 교차분석 한 결과 고중성지방과 저HDL-콜레스테롤의 빈도는 P1P1 정상형에 비해 P1P2형과 P2P2 변이형에서 높았다. 남성에서는 저HDL-콜레스테롤은 P2P2 변이형에서 유의하게 높았다. 5. 대사증후군의 유무에 따라 LPL PvuII 유전자 다형성 별로 비교분석한 결과, 대사증후군인 경우(MetS)에서 중성지방과 AI(TG/HDL-c)가 P2P2 변이형에서 유의하게 높았고 P1P1 정상형은 HDL-c과 이완기 혈압이 유의하게 높았다. 반면 대사증후군이 아닌 경우(Non-MetS)에서는 BMI, 중성지방, 인슐린 저항성 관련 인자인 HOMA-IR, 동맥경화 관련 인자 AI(TG/HDL-c, TC/HDL-c)가 P2P2 변이형과 P1P2형에서 P1P1 정상형보다 유의하게 높았고 HDL-c은 유의하게 낮았다. 공복혈당은 P2P2 변이형에서 다른 군에 비해 유의하게 높았다. Non-MetS 그룹의 남성에서는 공복혈당이 P2P2 변이형에서 유의하게 높았고 여성에서는 P1P2과 P2P2 변이형에서 체중, 허리둘레, BMI와 인슐린과 HOMA-IR이 유의하게 높고 아디포넥틴은 낮았다. 또한 P2P2 변이형에서는 HDL-c이 유의하게 낮았다. MetS 남성에서는 중성지방과 공복혈당이 P2P2 변이형에서 유의하게 높았고 HDL-c과 이완기 혈압은 P1P1 정상형이 유의하게 더 높았다. 6. LPL PvuII 유전자 다형성과 관계없이 LPL 활성은 허리둘레, BMI, 중성지방, 혈압과 음의 상관관계를 가졌고 HDL-c과는 양의 상관성을 나타냈다. 이 중 LPL 활성은 HDL-c과 logTG와의 상관분석에서 남성은 P1P2형과 P2P2 변이형에서 각각 유의한 양과 음의 상관성을 나타냈고, 여성은 P1P2형에서 HDL-c과 양의 상관관계, P1P1 정상형에서 logTG와 음의 상관관계를 나타냈다. 또한 Non-MetS그룹에서는 유전자 다형성에 상관없이 유의하게 LPL 활성과 HDL-c 사이에 양의 상관성을 나타냈고 MetS그룹에서는 P1P2형에서만 유의한 양의 상관성을 나타냈다. logTG와는 대사증후군의 유무와 상관없이 모두 P1P1형과 P2P2형에서만 음의 상관성을 나타났다 (MetS- P1P1형; r²=0.138, MetS+ P1P1형; r²=0.178). 또한 영양소와의 상관관계에서 P1P1 정상형에서의 탄수화물의 섭취는 허리둘레와 수축기 혈압과 양의 상관관계를 나타냈고 HDL-c과 음의 상관관계를 나타냈다. 7. 생화학 인자와 에너지 보정 영양소의 3분위수에 따라 PvuII 다형성이 대사증후군 위험에 미치는 영향의 결과는 다음과 같다. P1P1+P1P2형에서는 인슐린 수치가 높아질수록 대사증후군 위험도가 증가하고, 아디포넥틴과 LPL은 각각 5.02ng/ml 이상과 49.51ng/ml 이상에서 위험도가 1분위수에 비해 유의하게 낮아졌다. 생활습관을 보정한 후에 LPL은 같은 경향을 보였으나 아디포넥틴은 3분위수에서만 유의하게 위험도가 0.108배로 낮아졌다. P2P2형에서는 인슐린이 3분위수에서만 대사증후군 위험도가 유의하게 높아졌고 아디포넥틴과 LPL은 증가할수록 대사증후군의 위험도를 낮추었다. 그러나 생활습관을 보정한 후에 LPL은 2분위수에서 유의하게 0.359배로 낮아졌으나, 3분위수에서는 유의성이 없었다. 또한 열량 보정한 영양소에 따른 대사증후군의 위험도에서는 지질 섭취가 51.40g/d 이상인 P1P1+P1P2형에서만 대사증후군의 위험도가 2.149배 높았고 콜레스테롤 섭취는 P1P1+P1P2형에서 생활 습관 보정한 후에 10.95mg/d이하를 섭취하였을 때보다 10.96mg/d 이상을 섭취할수록 위험도가 높아졌으나 P2P2형에서는 섭취량에 따른 위험도에 유의한 차이가 없었다. 전반적으로 P1P1+P1P2형에서는 영양소의 섭취량과 대사증후군 발병 위험에 유의한 차이가 있었으나 P2P2형에서는 영양소의 섭취량에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. LPL은 중성지방을 처리하는 속도를 결정하는 효소로 LPL 활성도와 중성지방 농도 사이에 역상관 관계에 있고 HDL-c과 양의 상관관계가 있었다. 또한 LPL 활성도를 결정짓는 LPL PvuII 유전자 다형성은 LPL 활성을 낮추고 이에 따라 중성지방 과다와 저HDL-c이 나타났다. 또한 대사증후군 유무에 따라 PvuII 유전자의 영향력이 달랐는데 대조군에서는 P2P2 변이형에서 지질 대사, 인슐린 저항성, 동맥경화 관련 인자의 수치가 유의하게 높았고 대사증후군 내에서는 P2P2 변이형에서 중성지방이 높고 HDL-c이 유의하게 낮은 것 이외에는 차이가 없었다. 또한 성별에 따라서도 영향이 다르게 나타났는데 고중성지방과 저HDL-c은 각각 P2P2 변이형 남성, P1P2형 여성에서 유의하게 나타났다. 이는 유전자와 대사증후군과의 위험요인과 함께 아마도 생활습관(당뇨, 알코올 소비, 흡연, 운동, 약물, 폐경, 호르몬 대체 요법) 등도 지질 대사에 관한 결과에 중요한 영향을 미쳤을 것이라 생각한다. 또한 LPL PvuII 유전자의 intron에 있는 다형성을 가지고 분석하고 유전자와 질환과의 연관성을 관찰한 연구는 실제적으로 유전자로부터 단백질을 만들게 되는 exon 부분의 다형성과의 연관성을 관찰한 것이 아니기 때문에 유전자의 이상과 단백질 기능과의 연관성을 직접적으로 관찰한 것이라고 보기는 어려울 것이다. 하지만 그들은 mRNA의 turnover와 성숙, 그것의 사이즈, translatability, 단백질 생산물 형태의 수와 특성(nature)에 영향을 줄 수 있으므로 의미가 있다고 할 수 있다. 앞으로 대사증후군을 유발하는 SNP 발견 연구를 통해 대사증후군이 나타날 위험이 높은 사람을 미리 가려 약물이나 생활습관 변화를 유도하여 대사증후군을 예방할 수 있을 것이라 생각된다.|Metabolic syndrome(MetS) revolves around the management of a cluster of chronic diseases such as diabetes, hypertension, dyslipidaemia(high TG, low HDL-c) and obesity. MetS was significantly associated with increased risk of diabetes and cardiovascular disease. The Third Korea National Health and Nutrition Examination Survey (KNHANES III) 2005 reported to facing 'serious situation' that more than 30 percent of children has contraction of a MetS. Prevalence of MetS relevant to the effect of lipid metabolism, lipoprotein lipase(LPL) of which, is a key enzyme in the metabolism of serum triglyceride (TG) which is utilized in the peripheral tissue as free fatty acid and stored in adipose tissue. LPL gene consists of 10 exons which encode 475 amino acids and more than 9 intron of LPL gene polymorphisms have been reported. The LPL Pvu II polymorphism is caused by a C^(497)-T(CAG CTG→TAG CTG) transition within a PvuII site of intron 6. LPL gene polymorphism is related to lipids level and the severity of atherosclerosis in coronary artery disease. To clarify the characteristeics of LPL activity in MetS, 560 Korean subjects were studied to examine the relationship between symptoms of MetS and LPL mass and compare with LPL PvuII genotype. Therefore, the purpose of this study is to know the incidences of LPL gene polymorphism and it's relationship with blood lipids level and the prevalence of MetS. 1. MetS prevalence was 50.8%. Maximum prevalence was in the 50?59 age group and the separate frequency of the five MetS risk factors prevalent in this study demonstrated that high hypertension(57.0%), high fasting blood glucose(51.3%), high waist(50.8%), high TG(47.1%), low HDL cholesterol(36.9%). 2. The frequencies of LPL PvuII genotype were P1P1 type 11%, P1P2 type 43.9% and P2P2 type 44.8%. The frequencies of variant types of LPL found in this study was statistically identical to other Korean population studies and Japanese population studies. However the frequencies of PvuII genotype was significantly higher than Caucasian population studies. 3. The relationships between LPL gene PvuII genotypes and anthropometry, lipid parameters, insulin resistance related profile are as follow. P1P2 genotype was a significantly higher waist circumference(WC). There was also a significant difference in BMI, FBS between the PvuII genotypes where the highest level was observed in P2P2. The data were also analyzed separately in both genders. In men, FBS and AI(TG/HDL-c) were higher and HDL-c lower in P2P2 genotype. In comparison, women were higher insulin, HOMA-IR and lower adiponection as well as higher WC, BMI, FBS, AI(LDL/HDL-c, TC/HDL-c) in P1P2 genotype. 4. In the Non-MetS group, P1P2 and P2P2 genotype were significantly higher level of BMI, TG, HOMA-IR, AI(TG/HDL-c, TC/HDL-c) and lower HDL-c. MetS group was higher TG, TG/HDL-c in P2P2 genotype. Also HDL-c and diastolic blood pressure(DBP) was higher in P1P1 genotype. In MetS men, P2P2 genotype had higher TG and FBS level. 5. LPL activity was lower in cases of MetS. Also, the relationship between the symptoms of MetS and the level of LPL activity. The mean levels of LPL acitivity decreased with the increase in number of MetS. In LPL PvuII getnotype, the order of P1P1, P1P2, P2P2 genotype gradually decrease. 6. LPL activity and WC, BMI, TG and BP correlated negatively in all LPL PvuII genotype and positively with HDL-c. From among these, men was statistical significance respectively positive, negative correlation with HDL-c, logTG in P1P2, P2P2 genotype. Women correlated positively HDL-c in P1P2 genotype and negatively logTG in P1P1 genotype. LPL that catalyzed the hydrolysis of triglycerides in the blood. The LPL activity showed a negative correlation with TG and a positive correlation with HDL-c. The catabolism of VLDL and chylomicrons by LPL results in formation of IDL and chylomicron remnants(CRs), which are both depleted of triglyceride and enriched in cholestryl esters(CEs). The latter is mediated via CE transfer protein, which transfers CE from HDL-c and LDL-c to triglyceride-rich particles in exchange for triglycerides. On further lipolysis, IDL-c becomes LDL-c. Apart from its lipolytic function, LPL binds to and travels with CR to the liver. In liver, hepatic lipase also acts on the triglycerides in triglyceride- enriched HDL-c and LDL-c. Dysfunctional LPL could therefore affect lipoproteins by a variety of mechanisms. In genetic epidemiological studies like the present one, the effects of genetic polymorphisms on. Gene analysis showed the importance of investigating clinical characteristics for mutations. But Intron gene polymorphisms like LPL PvuII do not affect phenotype characteristic of the mature protein, but they could affect the muaturation and turnover of mRNA, its size, translatability, and the nature and number of the protein products formed. This could explain that statistically significantly effect of the LPL PvuII genotype on HDL, TG. In conclusion, the present results suggest that genetic variation in LPL PvuII genotype plays a role in interindividual differences in LPL acitivity concentration and in the risk of MetS.